欢迎浏览厦门控匠自动化科技有限公司
行业资讯
YOKOGAWA FIO 系统（适配 Vnet/IP）硬件规格说明书
时间: 2025-12-19浏览次数：
YOKOGAWA FIO 系统（适配 Vnet/IP）硬件规格说明书
YOKOGAWA FIO 系统（适配 Vnet/IP）硬件规格说明书
定位与核心用途
横河电机（Yokogawa Electric Corporation）发布的《FIO（Fieldnetwork I/O）系统通用规格说明书》（文档编号：GS 33K50F10-50E），为 2014 年 9 月更新的第 8 版，核心用于指导该系统在 CENTUM VP（Vnet/IP）集成生产控制系统中的模块选型、系统部署、安装调试与合规验证。FIO 系统作为现场 I/O 解决方案，专注于工业现场信号的采集与控制，通过多种总线与现场控制单元（FCU）互联，适配石油化工、电力、制药等多行业的过程控制需求。
系统架构与核心组件
（一）整体架构设计
FIO 系统采用 “FCU + 节点单元 + 总线” 的分层架构，核心实现现场信号与控制单元的可靠互联，支持双冗余配置（电源模块、总线接口模块、I/O 模块），保障工业现场的高可用性运行。系统可通过光 ESB 总线中继单元（ANT10U）实现链型或星型拓扑扩展，适配集中式与分布式部署场景。
（二）核心组件分类与规格
1. 现场控制单元（FCU）
FCU 是系统控制核心，负责接收 FIO 节点单元的现场信号并执行控制逻辑，具体型号与特性如下：
型号系列 类型 安装方式 适配总线 核心特点
AFV30（S/D） 标准型 / 双冗余型 19 英寸机架式 ESB 总线、光 ESB 总线 支持节点扩展包，最多连接 13 个节点单元
AFV40（S/D） 标准型 / 双冗余型 带机柜一体化 ESB 总线、光 ESB 总线 单机柜最多安装 11 个节点单元 + 中继单元
AFV10（S/D） 标准型 / 双冗余型 19 英寸机架式 ESB 总线、ER 总线 小型化设计，适配中小规模控制场景
2. 节点单元
节点单元是现场 I/O 信号的接口载体，集成电源模块、总线接口模块与 I/O 模块，按适配总线分为三类：
节点单元类型 型号系列 冗余支持 适配总线 核心用途
ESB 总线节点单元 ANB10（S/D） 单 / 双冗余 ESB 总线 近距离（≤10m）现场信号采集与传输
光 ESB 总线节点单元 ANB11（S/D） 单 / 双冗余 光 ESB 总线 长距离（最远 50km）抗干扰信号传输
ER 总线节点单元 ANR10（S/D） 单 / 双冗余 ER 总线 中短距离（≤185m）经济型信号传输
3. 中继单元
型号 名称 核心功能 适配场景
ANT10U 光 ESB 总线中继单元 光 ESB 总线链型 / 星型扩展，放大光信号 跨厂区、长距离节点互联
4. 总线接口模块
用于实现 FCU 与节点单元的总线互联，关键型号与特性如下：
型号 名称 适配总线 核心参数 安装要求
EC401 ESB 总线耦合器模块 ESB 总线 单模块最多连接 9 个节点单元 AFV30/AFV40/AFV10需安装在 7/8 槽位
EC402 2 端口 ESB 总线耦合器模块 ESB 总线 上下端口各连接 9 个节点单元 仅适配 AFV30/AFV40
EB401 ER 总线接口主模块 ER 总线 支持双冗余通信 单模块安装于奇数槽位，右侧需留空槽
ANT401/ANT411 光 ESB 总线中继主模块 光 ESB 总线 传输距离 5km/5-50km 仅适配 AFV30/AFV40
ANT502/ANT512 光 ESB 总线中继从模块 光 ESB 总线 配合主模块实现长距离扩展 预装于 ANB11节点单元
总线系统规格详解
FIO 系统支持 ESB、光 ESB、ER 三种总线，适配不同距离、带宽需求，核心规格如下：
（一）ESB 总线（AFV 全系列 FCU 适配）
应用场景：FCU 与本地节点单元的近距离互联；
传输参数：速率 128 Mbps，总线拓扑，双冗余支持；
传输介质：专用电缆（YCB301），最大传输距离 10m；
连接容量：AFV30/AFV40（LFS1700 数据库）最多 3 个节点单元，扩展后最多 13 个；AFV10（LFS1500 数据库）最多 3 个节点单元，扩展后最多 9 个。
（二）光 ESB 总线（AFV30/AFV40适配）
应用场景：长距离、抗干扰的节点互联；
传输参数：速率 128 Mbps，链型 / 星型拓扑，双冗余支持；
传输介质：石英单模光纤（JIS C6835 SSMA -9.3/125），LC 接口，2 芯；
传输距离：无中继 10m，经 ANT411 中继最长 50km；
连接容量：与 ESB 总线共享节点单元配额。
（三）ER 总线（AFV10适配）
应用场景：中短距离经济型互联；
传输参数：速率 10 Mbps，总线拓扑，双冗余支持；
传输介质：同轴电缆（YCB141/YCB311），需通过 YCB147/YCB149 总线适配器互联；
传输距离：YCB141 最长 185m；混合线缆时需满足 “YCB141 长度 + (185/500)×YCB311 长度 ≤ 185m”；
连接容量：AFV10（LFS1500 数据库）最多 3 个节点单元，扩展后最多 14 个，单总线最多 8 个节点单元。
I/O 模块分类与核心参数
FIO 系统 I/O 模块覆盖模拟、数字、通信、透平机械四大类，支持隔离开关型、内置隔离栅型，适配多种现场信号，核心分类与参数如下：
（一）模拟 I/O 模块
包括非隔离、隔离、通道隔离三种类型，支持电流、电压、TC/mV、RTD/POT 信号，代表性型号如下：
型号 名称 通道数 信号类型 隔离特性 功耗（5V DC/24V DC） 防爆支持
AAI141 模拟输入模块 16 4-20 mA 非隔离 310 mA / 450 mA CSA/FM 无火花型
AAV141 模拟输入模块 16 1-5 V 非隔离 350 mA / - CSA/FM 无火花型
AAI143 模拟输入模块 16 4-20 mA 隔离 230 mA / 540 mA Type i（本质安全型）
AAI543 模拟输出模块 16 4-20 mA 隔离 230 mA / 540 mA Type i（本质安全型）
AAT141 TC/mV 输入模块 16 TC（J/K/E 等）、-100-150 mV 隔离 450 mA / - CSA/FM 无火花型
AAR181 RTD 输入模块 12 Pt100 Ω 隔离 450 mA / - CSA/FM 无火花型
ASI133 内置隔离栅模拟输入模块 8 4-20 mA 隔离 150 mA / 450 mA Type i（本质安全型）
AST143 内置隔离栅 TC/mV 输入模块 16 TC、-100-150 mV 隔离 150 mA / 80 mA Type i（本质安全型）
（二）数字 I/O 模块
支持直流、交流、继电器输出，部分兼容 NAMUR 标准，代表性型号如下：
型号 名称 通道数 信号类型 隔离特性 功耗（5V DC） 防爆支持
ADV151 数字输入模块 32 24 V DC 隔离 500 mA CSA/FM 无火花型
ADV551 数字输出模块 32 24 V DC 隔离 700 mA CSA/FM 无火花型
ADV141 数字输入模块 16 100-120 V AC 隔离 500 mA CSA/FM 无火花型
ADR541 继电器输出模块 16 24-110 V DC/100-240 V AC 隔离 780 mA CSA/FM 无火花型
ASD143 内置隔离栅数字输入模块 16 NAMUR 兼容 隔离 150 mA Type i（本质安全型）
ASD533 内置隔离栅数字输出模块 8 U>12 V（I=40 mA） 隔离 150 mA Type i（本质安全型）
（三）通信模块
支持多种工业通信协议，实现与第三方设备互联：
型号 名称 端口数 通信协议 速率 功耗（5V DC）
ALR111 串行通信模块 2 RS-232C 1200 bps-115.2 kbps 500 mA
ALR121 串行通信模块 2 RS-422/RS-485 1200 bps-115.2 kbps 500 mA
ALE111 以太网通信模块 1 Ethernet 10 Mbps 500 mA
ALF111 Foundation Fieldbus 模块 4 FF-H1 31.25 kbps 500 mA
ALP111/ALP121 PROFIBUS-DP 模块 1 PROFIBUS-DP - 700 mA
（四）透平机械专用模块
适配 turbomachinery 控制场景，核心型号如下：
型号 名称 通道数 功能 功耗（5V DC） 环境支持
AGS813 伺服模块 12 伺服控制 500 mA G3 支持
AGP813 高速保护模块 26 设备安全保护 900 mA G3 支持
（五）兼容模块
为 CENTUM V、CENTUM-XL、µXL 系统升级设计，可复用原有线缆，代表性型号：AAP149（脉冲输入）、AAP849（脉冲输入 / 模拟输出）、ADV859-ADV569（ST 兼容数字 I/O）。
环境与电源规格
（一）环境要求
环境参数 工作状态 运输 / 存储状态 特殊说明
温度 标准：0-50℃（AFV 系列）/0-60℃（节点单元）；宽温选项：-20-70℃ 宽温选项：-40-85℃ ER 节点单元 - 20-0℃启动需 10 分钟预热
湿度 5-95% RH（无凝露） 5-95% RH（无凝露） -
温度变化率 ±10℃/h ±20℃/h -
振动 1-14Hz：位移≤0.25mm；14-100Hz：加速度≤2.0 m/s² 地震：水平≤4.9 m/s²；垂直≤9.8 m/s² 包装状态下
粉尘 ≤0.3 mg/m³ - -
腐蚀性气体 标准：ANSI/ISA S71.04 G2；选项：G3 - -
电磁环境 电场≤3 V/m（26MHz-2GHz）；磁场≤30 A/m（AC）/400 A/m（DC） - -
静电防护 接触放电≤4 kV；空气放电≤8 kV - -
海拔 ≤2000 m - -
（二）电源规格
交流输入：100-120 V AC（±10%）或 220-240 V AC（±10%），频率 50/60Hz（±3Hz），失真度≤10%，峰值≥125 V（100V 系统）/274 V（220V 系统）；
直流输入：24 V DC（±10%），纹波率≤1% p-p；
瞬时断电耐受：≤20ms（额定 AC 电压下）；
接地要求：独立接地，接地电阻≤100Ω。
连接方式与端子配置
（一）信号连接方式
模块支持三种连接方式，适配不同现场布线需求：
压力夹紧端子：直接与现场设备接线，支持单 / 双冗余端子块（如 ATA4S/ATA4D）；
专用线缆：通过 KS 电缆接口适配器连接端子板，部分模块可直接接线（如 YCB331/YCB337）；
MIL 连接器电缆：无需端子块，直接连接模块，配备防松动护套（ACCC01）。
（二）关键模块连接兼容性
模块类型 压力夹紧端子 专用线缆 MIL 连接器电缆
模拟 I/O（AAI141/AAI543） 支持 支持 支持
数字 I/O（ADV151/ADV551） 支持 支持 部分支持
通信模块（ALF111/ALP111） 部分支持 支持 不支持
内置隔离栅模块（ASI133/ASD143） 支持 不支持 不支持
兼容模块（AAP149/ADV859） 不支持 支持 不支持
（三）端子块与继电器块组合
双冗余端子块需连接相邻两个 I/O 模块，关键组合示例：
模拟 I/O 模块：AAI141 搭配 ATA4S（单冗余）/ATA4D（双冗余），端子板为 AEA4D；
数字 I/O 模块：ADV151 搭配 ATB5S/ATB5D，继电器块为 ARM15A/ARM55D；
内置隔离栅模块：ASI133 搭配 ATSA3S/ATSA3D，无端子板连接。
